论“磁通量变化是电磁感应现象的决定条件吗”

张宣贵

(攀枝花市教育科学研究所 四川 攀枝花 617000)

1 引言

《磁通量变化是电磁感应现象的决定条件吗》[1]一文针对本校的一单元考试题用两种方法解答得出了不同的结论，从而对人教版高中《物理·选修3-2》有关电磁感应的相关结论“只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流”提出质凝，并进一步举例得出“磁通量变化但无电磁感应现象”和“磁通量不变但有电磁感应现象”两种情况，从而得出结论：“磁通量变化并不是产生电磁感应现象的充分必要条件”，指出教材通过几个实验及事实得出的结论，“只要穿过闭合回路的磁通量发生变化，闭合导体回路中就有感应电流”，不具普遍性，进一步提出“法拉第电磁感应定律也不具普遍性”这个具有挑战性的问题，并以“圆盘发电机”为例进行进一步分析说明，大有挑战“法拉第电磁感应定律”权威的味道.

笔者细读此文后发现，二位作者引述的例题背景根本就不可能存在，对“圆盘发电机”的分析也是错误的.现分析于后，供大家参考.

2 问题分析

我们先来看文献[1]中所举的例题：

图1 题图

文献[1]的作者用两种解法，得出两个不同的结论.

解法2：线圈从图示位置开始旋转至53°过程中，线圈所有边都没有切割磁感线运动，故电动势为零.

两种解法得出了两个结论，作者进一步分析指出,“电磁感应现象的本质取决于两种情况：变化的磁场激发感生电场，使得自由电荷受到感生电场力(非静电力)并对其做功；导体内自由电荷由于运动受到洛伦兹力及分子间作用力共同作用，最终实现非静电力对其做功”.作者用这一思路对上述例题进行了分析，得出了相同的结论.于是作者进一步提出“磁通量不变但有电磁感应现象”，举出下面的例子并分析.

如图2所示，线圈平面与磁场平行，且一部分在匀强磁场外.当整个线圈垂直磁场方向向纸里或向纸外运动时，穿过线圈的磁通量一直为零，即磁通量不变.但是AD边显然切割磁感线运动，会产生感应电动势，最终线圈ABCD产生感应电流.

图2 磁通量不变但有电磁感应现象图示

作者进一步分析“圆盘发电机”也是“磁通量不变”而“有电磁感应现象”的结论，进而对法拉第电磁感应定律的普遍性提出质凝.

作者的上述分析看起来好像很有道理，其实用电磁感应的普遍原理去分析，上述例题的背景是完全不存在的.

根据麦克思维方程组

·B=0

可以看出，磁场的散度为零，即不存在磁感线终止的情况.实际上，匀强磁场是一个理想化的模型，它可以在一个通电的无限长直密绕螺线管内部产生，这样的话，匀强磁场的磁感线应该是无限延长的，任何线圈在磁场中都不会出现文献[1]中两个例题的磁场背景，因此该文的结论是完全错误的.至于该文中关于“圆盘发电机”问题的分析，是将闭合回路选错，这里就不再分析了.

上述例题的背景只能是图3所示的情况，即线圈只能在磁场中，两例题所描述的线圈运动，不管用“磁通量变化”还是“导体切割磁感线运动”来分析，得出的结论都是一致的.实际上“导体切割磁感线运动”只是电磁感应问题的一个特例，是学生学习磁通量概念前判断电磁感应的一种方法，自然应该统一到法拉第电磁感应定律中来.

图3 原题的实际情况

3 启示

中学物理教学中我们经常会编制一些试题.大多数情况下选取的物理情境都是教师编出来的，有时候就会编出如文献[1]所出现的错误背景，又不用理论物理的知识进行分析，得出错误结论，再教给学生，那就误人子弟了.因此，我们在编制试题时，最好用物理的典型模型，或是典型模型的组合，或实际问题的简化模型.

教材中物理规律的文字表述，虽然只是在几个例子后给出的，但规律本身是经过物理学家长期的实验总结出来的，应该具有普遍性，当然它有适用条件.我们在教学中如果出现与物理基本规律相矛盾的问题，不应该轻易地去否定物理规律，而应该用理论物理的知识去进行正确的分析.因此，作为一位中学教师，教学一段时间后，再去读读大学物理是很有必要的，至少应该去读读《普通物理》.

1 周恩煜，刘大明.磁通量变化是电磁感应现象的决定条件吗.教学考试·理论实践,2017(3):17～19

2 郭硕鸿.电动力学.北京：人民教育出版社,1979.19～23